JP2008293625A - ヘッドとディスクとの間のクリアランスを制御する制御値を決定する装置、その方法及び磁気ディスク・ドライブ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ヘッド素子部と磁気ディスクとの間のクリアランスを調整するヒータ・パワー値の決定のための処理において、より正確にヘッドとディスクとの接触を検知する。
【解決手段】本発明の一実施形態において、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、接触判定のために、ユーザ・データ・フィールドＤＡＴＡ内の読み出し信号振幅を測定する。ＨＤＤ１は、サーボ・データ間を一つのデータ・セクタでうめる。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、異なるヒータ・パワー値において、各データ・セクタの読み出し信号振幅を測定する。この測定値から、接触を起こすヒータ・パワー値を特定する。
【選択図】図６

Description

本発明はヘッドとディスクとの間のクリアランスを制御する制御値を決定する装置、その方法及び磁気ディスク・ドライブ装置に関し、特に、ヘッドとディスクとの接触が起きる制御値を特定し、その制御値から通常動作の制御値を決定する技術に関する。

ディスク・ドライブ装置として、光ディスク、光磁気ディスク、あるいはフレキシブル磁気ディスクなどの様々な態様のディスクを使用する装置が知られているが、その中で、ハードディスク・ドライブ（ＨＤＤ）は、コンピュータの記憶装置として広く普及し、現在のコンピュータ・システムにおいて欠かすことができない記憶装置の一つとなっている。さらに、コンピュータにとどまらず、動画像記録再生装置、カーナビゲーション・システム、携帯電話、あるいはデジタル・カメラなどで使用されるリムーバブルメモリなど、ＨＤＤの用途は、その優れた特性により益々拡大している。

ＨＤＤで使用される磁気ディスクは、同心円状に形成された複数のデータ・トラックを有しており、各データ・トラックはアドレス情報を有する複数のサーボ・データとユーザ・データを含む複数のデータ・セクタが記録されている。各サーボ・データの間には、複数のデータ・セクタが記録されている。揺動するアクチュエータに支持されたヘッド・スライダのヘッド素子部が、サーボ・データのアドレス情報に従って所望のデータ・セクタにアクセスすることによって、データ・セクタへのデータ書き込み及びデータ・セクタからのデータ読み出しを行うことができる。

磁気ディスクの記録密度を向上には、磁気ディスク上を浮上するヘッド素子部と磁気ディスクとの間のクリアランスの変化を小さくすることが重要である。このため、このクリアランスを調整するいくつかの機構が提案されている。そのうちの一つは、ヘッド・スライダにヒータを備え、そのヒータでヘッド素子部を加熱することよってクリアランスを調整する（例えば、特許文献１を参照）。本明細書において、これをＴＦＣ（Thermal Flyheight Control）と呼ぶ。ＴＦＣは、ヒータに電流を供給して発熱させ、熱膨張によってヘッド素子部を突出させる。これによって、磁気ディスクとヘッド素子部との間のクリアランスを小さくする。この他、ピエゾ素子を使用してヘッド素子部と磁気ディスクとの間のクリアランスを調整する機構などが知られている。

このように、ヘッド素子部と磁気ディスクとの間のクリアランスあるいはスライダと磁気ディスクとの間のクリアランスを調整する機構を有するＨＤＤにおいては、適切なクリアランスを実現するための制御値を決定することが要求される。制御値は、ＴＦＣにおいてはヒータ・パワーなどのヒータ制御値であり、ピエゾ素子を使用した調整機構においてはピエゾ素子に与える電圧値などである。また、ヘッド素子部と磁気ディスクとの間のクリアランスや、制御値に対応したクリアランス変化量はヘッド・スライダ毎に変化する。このため、通常のリード／ライト処理における制御値を、各ヘッド・スライダについて個別に設定することが望ましい。
特開２００６−２６９００５号公報

ヘッド・スライダ毎に適切な制御値を決定する手法の一つは、ヘッド素子部と磁気ディスクとの間のクリアランスを変化させ、ヘッド・スライダと磁気ディスクとの間の接触を検知する。接触したときの制御値から、そのヘッド・スライダに適切な制御値を決定することができる。ヘッド・スライダの磁気ディスクへの接触は、例えば、アコースティック・エミンション・センサの検出値、位置誤差信号、リード素子の読み出し信号強度、ボイス・コイル・モータの制御値などから特定することができる。

アコースティック・エミンション・センサのような特別な検出器を使用することは、ＨＤＤの部材点数及びコストの増加という課題がある。一方、位置誤差信号や読み出し信号強度などは、ＨＤＤの通常の機能が測定を行うことができるので、ＨＤＤに新たな回路などを実装することなくヘッド・スライダと磁気ディスクとの接触を検出することができる。

しかし、位置誤差信号や信号強度をサーボ信号によって測定する場合、わずかな接触を検出することができない場合がある。サーボ・データは、磁気ディスク上の円周方向に離間して記録されている。磁気ディスクとの接触によるヘッド・スライダの振動周期が、離間して記録されているサーボ・データの磁気ディスクの回転による周期と比較して小さい場合、つまり、接触による振動周波数がサーボ・データの読み出し周波数と比較して大きい場合、サーボ信号から接触による振動を正確に検出することができない。典型的には、サーボ・データの帯域の半分以上の帯域の振動を検出することは困難である。このため、より大きな接触及びそれによる大きな振幅の振動（周波数の小さい振動）が起きるまで、接触を検出することができない。

接触を起こす制御値を正確に特定すると共に、ヘッド・スライダと磁気ディスクとの接触によるヘッド素子部もしくは磁気ディスクの損傷を防ぐため、ヘッド・スライダ（ヘッド素子部）と磁気ディスクとの接触を、小さな接触において、短時間のうちに検出することが要求される。サーボ・データ間のユーザ・データの読み出し信号振幅は、サーボ・データよりも多くの点で測定することができる。従って、より小さな接触を、短時間で検出することができる。

しかし、ユーザ・データは、データ・トラック上において、分離したデータ・セクタ毎に記録される。ＨＤＤは、データ・セクタ間のギャップやデータ・セクタに含まれる制御信号領域において、接触検知のために正確な読み出し信号振幅を測定することができない。典型的なＨＤＤにおいて、サーボ・データ間に数個のデータ・セクタが存在する。このため、ＨＤＤは、ギャップや制御信号領域を避けて読み出し信号振幅を測定する、あるいは、それらの領域を含めて読み出し信号振幅を測定し、その測定値からユーザ・データ領域の測定値を選択することが必要となる。これは、読み出し信号振幅を使用した接触検知の効果を大きく制限することになる。

本発明の一態様は、ディスク・ドライブ装置の製造方法である。この製造方法は、ヘッドとディスクとを有し、そのヘッドとディスクとの間のクリアランスを調整することができるディスク・ドライブ装置を組み立てる。円周方向に離間して形成された複数のサーボ・データ間のそれぞれの部分が連続する一つのセクタであるデータ・トラックを書き込む。異なる複数のクリアランス制御値のそれぞれにおいて、前記データ・トラックの複数の点のそれぞれの読み出し信号振幅を測定する。前記測定した読み出し信号振幅を表す値を使用して、ヘッドがディスクに接触するクリアランス制御値を特定する。前記特定したクリアランス制御値を使用して、通常動作におけるクリアランス制御値を決定する。データ・トラックのサーボ・データ間の部分が連続する一つのセクタで構成されているので、サーボ・データ間において実質的に任意の点で測定を行うことができる。

好ましくは、前記全セクタのそれぞれにおいて、複数点における読み出し信号振幅を測定する。これにより、より正確な接触判定を行うことができる。
前記全セクタのそれぞれにおいて３点以上の測定を行う場合、前記全セクタのそれぞれにおいて、測定される点の間隔は一定であることが好ましい。これにより、より正確な接触判定を行うことができる。
前記セクタのそれぞれにおける測定点の位置は全セクタにおいて共通であることが好ましい。これにより、より正確な接触判定を行うことができる。

本発明の他の態様は、ヘッドとディスクとの間のクリアランスを制御する機能を有するディスク・ドライブ装置のクリアランス制御値を決定する装置である。この装置は、円周方向に離間して形成された複数のサーボ・データを有するディスクと、回転するディスク上を浮上するヘッドと、前記ヘッドと前記ディスクとの間のクリアランスを制御するコントローラと、を有する。前記ヘッドは、前記複数のサーボ・データ間のそれぞれの部分が連続する一つのセクタで構成されるデータ・トラック、を前記ディスクに書き込む。前記コントローラは、異なる複数のクリアランス制御値のそれぞれにおいて前記データ・トラックの複数の点の読み出し信号振幅を測定し、その測定した読み出し信号振幅を表す値を使用して前記ヘッドが前記ディスクに接触するクリアランス制御値を特定し、その特定したクリアランス制御値を使用して通常動作におけるクリアランス制御値を決定する。データ・トラックのサーボ・データ間の部分が連続する一つのセクタで構成されているので、サーボ・データ間において実質的に任意の点で測定を行うことができる。

好ましい例において、前記ヘッドは、回転する磁気ディスク上を浮上するスライダと前記スライダに配置されたヘッド素子部と前記スライダに配置され、前記ヘッド素子部を熱膨張によって突出させて前記ディスクとの間のクリアランスを調整するヒータとを有する。これによって、正確なクリアランス制御を行うことができる。

本発明の他の態様は、ヘッドとディスクとの間のクリアランスを制御する機能を有するディスク・ドライブ装置において、そのクリアランス制御値を決定する方法である。この方法は、円周方向に離間して形成された複数のサーボ・データ間のそれぞれの部分が連続する一つのセクタであるデータ・トラックを書き込む。異なる複数のクリアランス制御値のそれぞれにおいて、前記データ・トラックの複数の点のそれぞれの読み出し信号振幅を測定する。前記測定した読み出し信号振幅を表す値を使用して、ヘッドがディスクに接触するクリアランス制御値を特定する。前記特定したクリアランス制御値を使用して、通常動作におけるクリアランス制御値を決定する。データ・トラックのサーボ・データ間の部分が連続する一つのセクタで構成されているので、サーボ・データ間において実質的に任意の点で測定を行うことができる。

本発明によれば、ヘッドとディスクとの間のクリアランスを調整するための制御値を決定する場合において、より正確にヘッドとディスクとの接触を検知することができる。

以下に、本発明を適用可能な実施の形態を説明する。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略及び簡略化がなされている。又、各図面において、同一要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明は省略されている。以下においては、ディスク・ドライブ装置の一例であるハードディスク・ドライブ（ＨＤＤ）について説明する。本形態のＨＤＤは、ヘッド素子部と磁気ディスクとの間のクリアランスを制御する制御値の決定手法にその特徴を有している。

まず、図１を参照してＨＤＤの全体構成を説明する。回路基板２０はエンクロージャ１０の外側に固定されている。その上には、リード・ライト・チャネル（ＲＷチャネル）２１、モータ・ドライバ・ユニット２２、ハードディスク・コントローラ（ＨＤＣ）とＭＰＵの集積回路（ＨＤＣ／ＭＰＵ）２３及びＲＡＭ２４などの各回路が実装されている。エンクロージャ１０内において、スピンドル・モータ（ＳＰＭ）１４は所定の角速度で磁気ディスク１１を回転する。磁気ディスク１１は、データを記憶するディスクである。モータ・ドライバ・ユニット２２は、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３からの制御データに従って、ＳＰＭ１４を駆動する。

各ヘッド・スライダ１２は、スライダとヘッド素子部とを備え、磁気ディスク上を浮上する。本形態のヘッド・スライダ１２は、熱によってヘッド素子部を膨張・突出させ、ヘッド素子部と磁気ディスク１１との間のクリアランスを調整するＴＦＣ（Thermal Flyheight Control）のためのヒータを備えている。このヒータは、ヘッド素子部と磁気ディスク１１との間のクリアランスを調整する調整機構である。ヘッド・スライダ１２の構造は、後に図３を参照して詳述する。

各ヘッド・スライダ１２はアクチュエータ１６の先端部に固定されている。アクチュエータ１６はボイス・コイル・モータ（ＶＣＭ）１５に連結され、回動軸を中心に回動することによって、ヘッド・スライダ１２を回転する磁気ディスク１１上においてその半径方向に移動する。モータ・ドライバ・ユニット２２は、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３からの制御データに従ってＶＣＭ１５を駆動する。アーム電子回路（ＡＥ：Arm Electronics）１３は、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３からの制御データに従って複数のヘッド素子部１２の中から磁気ディスク１１にアクセス（リードもしくはライト）するヘッド・スライダ１２を選択し、リード／ライト信号の増幅を行う。また、ＡＥ１３は、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３からの制御データに従って選択したヘッド・スライダ１２のヒータへ電力（電流）を供給し、その電力量を調整する調整回路として機能する。

ＲＷチャネル２１は、リード処理において、ＶＧＡ（Variable Gain Amplifier）を使用したＡＧＣ（Auto Gain Control）によりＡＥ１３から供給されたリード信号を一定の振幅となるように増幅する。その後、ＲＷチャネル２１は取得したリード信号からデータを抽出し、デコード処理を行う。デコード処理されたデータは、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３に供給される。また、ＲＷチャネル２１は、ライト処理において、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３から供給されたライト・データをコード変調し、さらに、コード変調されたデータをライト信号に変換してＡＥ１３に供給する。

コントローラの一例であるＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、リード／ライト処理制御、コマンド実行順序の管理、サーボ信号を使用したヘッド・スライダ１２のポジショニング制御（サーボ制御）、ホスト５１との間のインターフェース制御、ディフェクト管理、エラー対応処理など、データ処理に関する必要な処理及びＨＤＤ１の全体制御を実行する。また、本形態のＨＤＣ／ＭＰＵ２３はＴＦＣを行うと共に、製造工程において、動作条件やヘッド・スライダ１２に応じたヒータ・パワー値を特定し、その値をＨＤＤ１内に設定登録する。この点については後に詳述する。

図２は、磁気ディスク１１上の記録データを模式的に示している。図２に示すように、磁気ディスク１１の記録面には、磁気ディスク１１の中心から半径方向に放射状に延び、所定の角度毎に形成された複数のサーボ領域１１１と、隣り合う２つのサーボ領域１１１の間にデータ領域１１２が形成されている。サーボ領域１１１とデータ領域１１２は、所定の角度で交互に設けられている。各サーボ領域１１１には、ヘッド・スライダ１２の位置決め制御を行うためのサーボ・データが記録される。各データ領域１１２には、ユーザ・データが記録される。ユーザ・データとサーボ・データとは、それぞれ、同心円状のデータ・トラック及びサーボ・トラック毎とに記録されている。

図３は、ヘッドの一例である本形態のヘッド・スライダ１２の空気流出端面（トレーリング側端面）１２１近傍の構成を模式的に示す断面図である。スライダ１２３に支持されたヘッド素子部１２２は、リード素子３２とライト素子３１とそれらの保護膜３４とを有している。ライト素子３１は、ライト・コイル３１１を流れる電流で磁極３１２間に磁界を発生し、磁気データを磁気ディスク１１に記録する。リード素子３２は磁気異方性を有する磁気抵抗素子３２ａを備え、磁気ディスク１１からの磁界によって変化する抵抗値によって磁気データを読み出す。磁気抵抗素子３２ａは磁気シールド３３ａ、ｂによって挟まれている。

ライト素子３１及びリード素子３２の近傍にヒータ１２４が形成されている。例えば、パーマロイを使用した薄膜抵抗体でヒータ１２４を形成することができる。ＡＥ１３がヒータ１２４に電力供給すると、その熱によってヘッド素子部１２２及びその近傍が変形して突出する。例えば、ヒータ１２４非加熱時におけるヘッド・スライダ１２のＡＢＳ面はＳ１で示され、ヘッド素子部１２２と磁気ディスクとの間のクリアランスはＣ１で示される。ヒータ１２４加熱時における突出形状Ｓ２を、図３に破線で示す。ヘッド素子部１２２が磁気ディスク１１に近づき、そのクリアランスＣ２はクリアランスＣ１よりも小さい。なお、図３は概念図であり、寸法関係は正確ではない。ヘッド素子部１２２の突出量、つまりヘッド素子部１２２と磁気ディスク１１との間のクリアランスは、ヒータ１２４に供給するヒータ・パワーに従って変化する。ヒータ・パワー値は、クリアランス調整量を制御する制御値である。

ヘッド素子部１２２と磁気ディスク１１との間のクリアランスは、環境温度（エンクロージャ１０内の温度）、気圧、リード／ライトの動作状態などによっても変化する。具体的には、温度上昇に従ってヘッド素子部１２２の突出量は増加し、磁気ディスク１１とヘッド素子部１１２との間のクリアランスは減少する。気圧の低下に従ってスライダ１２３の浮上高が低下し、クリアランスは減少する。あるいは、ライト動作におけるライト・コイル３１１の発熱によりヘッド素子部１２２が突出し、データ書き込み時のクリアランスはデータ読み出し時のクリアランスよりも小さくなる。また、ヒータ１２４がＯＦＦの状態におけるクリアランス量や、ヒータ・パワーとクリアランスとの間の関係は、ヘッド・スライダ１２毎に異なるものである。従って、環境条件や動作状態に応じてヒータ・パワーを制御することが要求されると共に、ヒータ・パワーの制御をヘッド・スライダ１２毎に行うことが好ましい。

本形態のＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、環境条件及び動作状態に応じた各ヘッド・スライダ１２のヒータ・パワー値のキャリブレーションを行う。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、特定の条件において、ヒータＯＦＦ状態を含む特定のヒータ・パワー値におけるヘッド素子部１２２と磁気ディスク１１との間のクリアランスを特定する。また、ヒータ・パワー値の変化に応じたクリアランス変化量の他、温度変化などの環境条件の変化に応じたクリアランス変化量や、ライト電流値に応じたクリアランス変化量などを特定する。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、これらの関係式から、環境条件や動作状態に応じた各ヘッド・スライダ１２の最適なヒータ・パワー値を決定する。

本形態は、上述の処理のうち、ヒータ・パワー値とクリアランスとの関係を特定する方法に特徴を有している。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、選択したヘッド・スライダ１２を使用して、選択した半径位置においてデータを書き込む。その後、ＴＦＣによりクリアランスを変化させ、複数の異なるヒータ・パワー値のそれぞれにおいて、複数点における読み出し信号振幅を測定する。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、測定した読み出し信号振幅を使用して、ヘッド・スライダ１２（ヘッド素子部１２２）と磁気ディスク１１との間の接触が起きているヒータ・パワー値を特定する。特定ヒータ・パワー値と接触判定されたヒータ・パワー値との差分は、その特定ヒータ・パワー値におけるデータ書き込み時のクリアランスを表す。例えば、上記特定ヒータ・パワー値が０である場合、接触判定されたヒータ・パワー値はＯＦＦ状態におけるデータ書き込み時のクリアランスを表す。

ヒータ・パワー値を変化させて測定した読み出し信号振幅を使用して接触判定を行う方法について、具体的な好ましい例を説明する。図４は、この方法における読み出し信号振幅測定時のヘッド・スライダ１２の各状態を模式的に示している。まず、図４（ａ）に示すように、ヒータＯＦＦ、クリアランスＣ０の状態において、ヘッド・スライダ１２がデータを書き込む。さらに、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、書き込んだデータの複数の点において、ヘッド・スライダ１２による読み出し信号振幅を測定する。

ヘッド・スライダ１２と磁気ディスク１１の接触が起きていない場合、図４（ｂ）に示すように、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３はヒータ・パワー値をＰ１としてヘッド素子部１２２を突出させる。このときの突出量はＰＲＴ１、クリアランスはＣ１で示されている。Ｃ１＜Ｃ０である。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、ヒータＯＦＦにおける工程と同様に、データの複数の点において読み出し信号振幅を測定する。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、測定した読み出し信号振幅からヘッド・スライダ１２と磁気ディスク１１の接触を判定する。以下、図４（ｃ）、図４（ｄ）に示すように、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、徐々にヒータ・パワーを増加しながら読み出し信号振幅の測定を繰り返す。図４（ｄ）におけるヒータ・パワーＰ３、突出量はＰＲＴ３において、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は接触を検出する。なお、Ｐ１＜Ｐ２＜Ｐ３、ＰＲＴ１＜ＰＲＴ２＜ＰＲＴ３である。

本形態のＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、読み出し信号振幅測定のためのデータ書き込みにおいて、サーボ・データ間に一つのデータ・セクタのみを書き込む。図５（ａ）は、通常動作において、磁気ディスク１１に書き込まれたユーザ・データを示している。サーボ・データＳＥＲＶＯ＿０とサーボ・データＳＥＲＶＯ＿１との間に、データ・セクタＤＡＴＡ＿０〜ＤＡＴＡ＿２が記録されている。データ・セクタＤＡＴＡ＿２はスプリット・セクタであり、その前半のみがサーボ・データＳＥＲＶＯ＿０とサーボ・データＳＥＲＶＯ＿１との間に書き込まれている。

データ・セクタは、プリアンブル・フィールドＰＲＥ、データ・アドレス・マーク・フィールドＤＡＭそしてユーザ・データ・フィールドＤＡＴＡを有している。プリアンブル・フィールドＰＲＥ、データ・アドレス・マーク・フィールドＤＡＭは、ＲＷチャネル２１がユーザ・データ・フィールドＤＡＴＡを正確に読み出すために使用される制御データ領域である。ホスト５１からのユーザ・データは、ユーザ・データ・フィールドＤＡＴＡに書き込まれている。また、データ・セクタ間には、ギャップＧＡＰが存在する。なお、サーボ・データとデータ・セクタとの間にもギャップは存在する。

ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、接触判定のために、ユーザ・データ・フィールドＤＡＴＡ内の読み出し信号振幅を測定する。図５（ａ）に示した通常動作における記録フォーマットでは、各データ・セクタ間にギャップが存在する。また、サーボ・データ間の複数データ・セクタのそれぞれが、プリアンブル・フィールドＰＲＥ、データ・アドレス・マーク・フィールドＤＡＭを有している。このため、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、サーボ・データ間の領域において、読み出し信号振幅測定のための点を自由に選択することはできない。あるいは、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、サーボ・データ間において任意の複数点で読み出し信号振幅を測定し、その中から上記ユーザ・データ・フィールドＤＡＴＡ内での測定値を選択することが必要となる。

本形態のＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、図５（ｂ）に示すように、サーボ・データ間を一つのデータ・セクタでうめる。接触判定用のデータ・セクタは、通常のデータ・セクタと同様のフォーマットであり、プリアンブル・フィールドＰＲＥ、データ・アドレス・マーク・フィールドＤＡＭそしてユーザ・データ・フィールドＤＡＴＡを有している。プリアンブル・フィールドＰＲＥ及びデータ・アドレス・マーク・フィールドＤＡＭのフォーマットも通常のデータ・セクタと同一である。

サーボ・データ間に一つのデータ・セクタしか存在しないので、データ・セクタ間のギャップが存在せず、また、プリアンブル・フィールドＰＲＥ、データ・アドレス・マーク・フィールドＤＡＭが占める領域を少なくすることができる。このように、サーボ・データ間において連続する一つのデータ・セクタを形成することで、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、実質的に任意の位置において読み出し信号振幅を測定することができる。また、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、全てのサーボ・データ間において、一つのデータ・セクタのみを書き込む。データ・トラックを構成するデータ・セクタは、各サーボ・データ間に一つとなる。これによって、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、データ・トラック上において実質的に任意の位置において読み出し信号振幅を測定することができ、より正確にヘッド・スライダ１２（ヘッド素子部１２２）と磁気ディスク１１との接触を検出することができる。

次に、ヘッド・スライダ１２と磁気ディスク１１との接触判定の方法を説明する。好ましい例において、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、読み出し信号振幅のσを算出し、それが基準値を超えた場合に、接触が起きていると判定する。具体的には。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、各データ・セクタにおいて読み出し信号振幅を測定する。より正確な判定を行うため、好ましくは、図６（ａ）に示すように、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、各データ・セクタの複数の点において読み出し信号振幅を測定する。各データ・セクタにおける測定点の間隔は一定であることが好ましい。また、各データ・セクタにおける測定点の位置は、同様であることが好ましい。つまり、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、全データ・セクタにおいて、同一タイミングで測定を行うことが好ましい。

ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、測定しているデータ・トラックにおいて、読み出し信号振幅の標準偏差σを算出する。各測定値をｘ＿ｉ、全測定点の平均値をμとする。測定点の数をＮとする。また、偏差２乗和Σ（ｘ＿ｉ−μ）^２をＳとする。σは、Ｓ／Ｎの平方根である。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、対象となるデータ・トラックの１周あるいは複数周の測定を行い、測定値のσと基準値とを比較する。σが基準値を越えている場合、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、接触が起きていると判定する。

他の好ましい例において、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、ヒータＯＦＦ時の測定値と判定時のヒータ・パワー値における測定値との差分のσを使用して、接触判定を行う。測定点は、上記例と同様に、図６（ａ）に示した通りとしてよい。ヒータＯＦＦ時の測定値の平均値μ＿０と判定時のヒータ・パワーにおける測定値の平均値μ＿ｋとの差分をμとする。また、各測定点ｉにおいて、ヒータＯＦＦ時の測定値と判定時のヒータ・パワーにおける測定値との差分をｘ＿ｉとする。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、このｘ＿ｉのσを、上記例と同様に算出し、基準値と比較することで接触判定を行うことができる。

他の好ましい例において、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、各データ・セクタ内における測定値間の差分のσを使用して、接触判定を行う。図６（ｂ）に示すように、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、一つのデータ・セクタにおける測定値Ｓ＿０、Ｓ＿１を取得し、その差分を算出する。これがｘ＿ｉとなる。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、ｘ＿ｉの平均値μを算出する。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、各データ・セクタのｘ＿ｉと平均値μとからσを算出する。このσが基準値を超える場合、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、そのヒータ・パワー値において接触が起きていると判定する。図６（ｂ）の例においても、全データ・セクタの測定点の位置が共通であることが好ましい。また、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、一つのデータ・セクタにおいて３点以上の測定を行い、測定値間の差分のσを算出することができる。この場合において、各データ・セクタ内の測定点間の間隔は、図６（ａ）を参照して説明したように一定であることが好ましい。

以下において、本形態のヒータ・パワー値のキャリブレーション処理及びその処理におけるクリアランス測定のフロー、また、クリアランス測定におけるＨＤＤ１内の各構成要素の動作について説明する。まず、ＨＤＤの製造工程において、図１に示したＨＤＤ１を組み立てた後、本発明のキャリブレーションが実行される。つまり、本形態において、ＨＤＤ１に実装される回路が、ヒータ・パワー値のキャリブレーション処理を実行する。

図７は、本形態のヒータ・パワー値のキャリブレーション処理の全体的な処理を示すフローチャートである。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、まず、クリアランス測定のためのデータ書き込みを行うトラック選択し、選択したトラックについて予め定められた特性テストを行う（Ｓ１１）。選択したトラックが予め定められた基準をクリアしない場合（Ｓ１２におけるＮ）、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は異なるデータ・トラックを選択して、同様のテストを行う（Ｓ１１）。例えば、ヘッド・スライダ１２によりデータの書き込みと読み出しを行い、そのエラー・レートを測定する。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、各データ・セクタを正確に読み出すことができると共に、エラー・レートが基準値以下である場合に、テストがクリアされたと判断する。

特定のデータ・トラックが上記テストをクリアすると（Ｓ１２におけるＹ）、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、そのデータ・トラックにおいて、上述した手法に従ってクリアランス測定を行う（Ｓ１３）。つまり、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、ＴＦＣによってクリアランス調整を行いながら、読み出し信号振幅を使用した接触判定を行う。さらに、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、Ｓ１３において特定されたヒータ・パワー値を使用して、ヒータＯＦＦ状態のデータ書き込みにおけるクリアランスの距離を特定する（Ｓ１４）。また、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、Ｓ１３において特定されたヒータ・パワー値を使用して、ヒータ・パワーと突出量との関係を特定する（Ｓ１５）。

ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、Ｓ１４及びＳ１５で特定した値及び関係を使用して、通常のリード及び／もしくはライト処理におけるヒータ・パワーの値を決定する（Ｓ１６）。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、ライト電流と突出量（クリアランス変化量）との関係、温度と突出量（クリアランス変化量）との関係、気圧と突出量（クリアランス変化量）との関係などを、キャリブレーションにより特定する。これらの関係と、工程Ｓ１４及びＳ１５で取得した値及び関係から、対象としているヘッド・スライダ１２の環境条件及び動作状態に応じた適切なヒータ・パワー値を決定することができる。

例えば、基準温度に対する温度変化による突出量をＰＲＴ＿Ｔ、ヒータ１２４の発熱による突出量をＰＲＴ＿Ｈ、ライト電流による突出量をＰＲＴ＿Ｗとする。各突出量は、例えば、ｎｍ単位の距離で表される。全体の突出量ＰＲＴ＿ＴＴＬ〔ｎｍ〕は、これらを加算した（ＰＲＴ＿Ｔ＋ＰＲＴ＿Ｈ＋ＰＲＴ＿Ｗ）である。各ヘッド・スライダ１２について、ＰＲＴ＿ＴやＰＲＴ＿Ｗは、予めキャリブレーションにより特定する。なお、これらの方法はすでに広く知られており説明を省略する。また、設計によっては、これら以外の突出量変化をも考慮する。

なお、より正確な制御の点からは、上記ＰＲＴ＿ＴやＰＲＴ＿Ｗをヘッド・スライダ１２毎にキャリブレーションすることが好ましいが、これらについては同一設計あるいは同一ウェハのヘッド・スライダについては設計段階で特定された同一の値（関係）を使用してもよい。ライト電流とヒータ１２４のヒータ・パワー値とを対応付けてＰＲＴ＿Ｗを特定するようにしてもよい。また、ＰＲＴ＿ＨやＰＲＴ＿Ｗは温度によっても変化しうる。ヘッド素子部１２２と磁気ディスク１１との間のクリアランスは、実際の距離で特定する、あるいは、ＴＦＣの設定値（ヒータ・パワー値）によって特定するようにしてもよい。

以下において、クリアランス測定のためのＴＦＣを使用した接触判定（Ｓ１３）の詳細について、図８及び図９を参照して説明する。図８は、読み出し振幅測定及び接触判定を行うＨＤＤ１内の構成要素を模式的に示すブロック図である。また、図９は、この処理のフローを示すフローチャートである。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、キャリブレーションを行うヘッド・スライダ１２を、テストをクリアしたデータ・トラックにシークする（Ｓ１３１）。具体的には、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、ヘッド素子部１２２が読み出したサーボ・データがターゲットの値に近づくように、モータ・ドライバ・ユニット２２に制御データDACOUTを送る。モータ・ドライバ・ユニット２２は、その制御データDACOUTに従ってＶＣＭ１５に電流Ivcmを供給する。

続いて、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、ヒータ１２４のヒータ・パワーを初期値に設定する（Ｓ１３２）。例えば、初期値は０である。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、ＡＥ１３を制御することによってヒータ１２４に供給するパワー値を変化させる。図６に示すように、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、ＡＥ１３のレジスタにヒータ・パワー値を表すデータ（HEATER POWER VALUE）を格納する。ＡＥ１３は、レジスタに格納されたデータが表すパワー（HEATER POWER）を選択したヘッド・スライダ１２のヒータ１２４に供給する。

ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、ＡＥ１３及びＲＷチャネル２１を制御して、選択したヘッド・スライダ１２によりデータの書き込みを行う（Ｓ１３３）。図５（ｂ）を参照して説明したように、このとき書き込まれるデータ・セクタは、サーボ・データ間に一つのみである。また、書き込むデータは全セクタにおいて同一である。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、書き込んだデータの読み出し信号振幅を測定する（Ｓ１３４）。この読み出し信号振幅を測定は、図６（ａ）、（ｂ）を参照して説明した手法を使用することができる。

ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、読み出し信号振幅を表すデータとして、データＶＧＡ（ＤＶＧＡ）をＲＷチャネル２１から取得する。ＤＶＧＡは読み出し信号振幅に反比例する値である。ＲＷチャネル２１は、ユーザ・データの読み出しにおいて、ＡＧＣにおけるＶＧＡ値をＤＶＧＡレジスタ２１１に格納する。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、ＤＶＧＡレジスタ２１１を参照することで、予め定められた測定点のデータＶＧＡ値を得ることができる。

ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、取得したＤＶＧＡ値を使用して、ヘッド・スライダ１２と磁気ディスク１１とが接触を起こしているかを判定する（Ｓ１３５）。接触がおきていないと判定した場合（Ｓ１３５におけるＮ）、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、ヒータ・パワーを増加させ（Ｓ１３７）、上記の信号振幅測定（Ｓ１３４）を繰り返す。接触が起きていると判定した場合（Ｓ１３５におけるＹ）、そのときのヒータ・パワー値を表すデータをＲＡＭ２４に格納して保存する（Ｓ１３６）。これにより、クリアランス測定のための接触判定始工程（Ｓ１３）が終了する。

読み出し信号振幅を使用した接触判定（Ｓ１３）は、一つもしくは複数のデータ・トラックについて実行される。トラック数及び使用されるトラックの半径位置は、設計によって変わりうる。より確実な測定を行うためには、複数のデータ・トラックにおいてテストを行うことが好ましい。

以上、本発明を好ましい実施形態を例として説明したが、本発明が上記の実施形態に限定されるものではない。当業者であれば、上記の実施形態の各要素を、本発明の範囲において容易に変更、追加、変換することが可能である。例えば、上記リード・ライト・テストによるクリアランス測定は、ピエゾ素子などのヘッド・スライダと磁気ディスクとの間おクリアランスを調整するＴＦＣ以外のクリアランス調整機構を有するディスク・ドライブ装置に適用することができる。

測定のためのデータ・セクタのフォーマットは、通常のデータ・セクタと異なるものであってもよい。読み出し信号振幅を表すデータとして、ＶＧＡ値と異なるデータを使用することができる。本発明を行う回路は、ＨＤＤの製品に実装される回路ではなく、製造工程において使用されるテスト回路であってもよい。各データ・セクタの測定点は、一つであってもよい。また、本発明は、一部のデータ・セクタのみ測定することを排除するものではない。

本実施形態において、ＨＤＤの全体構成を模式的に示すブロック図である。 本実施形態において、磁気ディスクの記録面に記録されているサーボ・データ及びユーザ・データを模式的に示している。 本実施形態において、ＴＦＣのためのヒータを備えたヘッド・スライダの構成を模式的示す断面図である。 本実施形態において、ヒータ・パワー値を変化させて接触判定を行う方法において、側定時のヘッド・スライダの各状態を模式的に示している。 本実施形態において、接触判定のために書き込まれるデータ・セクタのフォーマットを模式的に示す図である。 本実施形態において、接触判定のための読み出し信号測定点の例を模式的に示す図である。 本実施形態において、ヒータ・パワー値のキャリブレーション処理の全体的な処理を示すフローチャートである。 本実施形態において、ＴＦＣを使用した測定を行うＨＤＤ１内の構成要素を模式的に示すブロック図である。 本実施形態において、ＴＦＣを使用した測定のフローを示すフローチャートである。

符号の説明

１ ハードディスク・ドライブ、１０ エンクロージャ、１１ 磁気ディスク
１２ ヘッド・スライダ、１４ スピンドル・モータ、１５ ボイス・コイル・モータ
１６ アクチュエータ、２０ 回路基板、２１ リード・ライト・チャネル
２２ モータ・ドライバ・ユニット、２３ ハードディスク・コントローラ／ＭＰＵ
２４ ＲＡＭ、３１ ライト素子、３２ リード素子、３２ａ 磁気抵抗素子
３３ａ、ｂ シールド、３４ 保護膜、５１ ホスト、１１１ サーボ領域
１１２ データ領域、１２１ トレーリング側端面、１２２ ヘッド素子部
１２３ スライダ、１２４ ヒータ、２１１ ＤＶＧＡレジスタ
３１１ ライト・コイル、３１２ 磁極

Claims (10)

1. ディスク・ドライブ装置の製造方法であって、
   ヘッドとディスクとを有し、そのヘッドとディスクとの間のクリアランスを調整することができるディスク・ドライブ装置を組み立て、
   円周方向に離間して形成された複数のサーボ・データ間のそれぞれの部分が連続する一つのセクタであるデータ・トラックを書き込み、
   異なる複数のクリアランス制御値のそれぞれにおいて、前記データ・トラックの複数の点のそれぞれの読み出し信号振幅を測定し、
   前記測定した読み出し信号振幅を表す値を使用して、ヘッドがディスクに接触するクリアランス制御値を特定し、
   前記特定したクリアランス制御値を使用して、通常動作におけるクリアランス制御値を決定する、
   ディスク・ドライブ装置の製造方法。
2. 前記全セクタのそれぞれにおいて、複数点における読み出し信号振幅を測定する、
   請求項１に記載のディスク・ドライブ装置の製造方法。
3. 前記全セクタのそれぞれにおいて３点以上の測定を行い、
   前記全セクタのそれぞれにおいて、測定される点の間隔は一定である、
   請求項２に記載のディスク・ドライブ装置の製造方法。
4. 前記セクタのそれぞれにおける測定点の位置は全セクタにおいて共通である、
   請求項１に記載のディスク・ドライブ装置の製造方法。
5. ヘッドとディスクとの間のクリアランスを制御する機能を有するディスク・ドライブ装置のクリアランス制御値を決定する装置であって、
   円周方向に離間して形成された複数のサーボ・データを有するディスクと、
   回転するディスク上を浮上するヘッドと、
   前記ヘッドと前記ディスクとの間のクリアランスを制御するコントローラと、を有し、
   前記ヘッドは、前記複数のサーボ・データ間のそれぞれの部分が連続する一つのセクタで構成されるデータ・トラック、を前記ディスクに書き込み、
   前記コントローラは、異なる複数のクリアランス制御値のそれぞれにおいて前記データ・トラックの複数の点の読み出し信号振幅を測定し、その測定した読み出し信号振幅を表す値を使用して前記ヘッドが前記ディスクに接触するクリアランス制御値を特定し、その特定したクリアランス制御値を使用して通常動作におけるクリアランス制御値を決定する、装置。
6. 前記コントローラは、前記全セクタのそれぞれにおいて、複数点における読み出し信号振幅を測定する、
   請求項５に記載の装置。
7. 前記コントローラは、前記全セクタのそれぞれにおいて３点以上の測定を行い、
   前記全セクタのそれぞれにおいて、測定される点の間隔は一定である、
   請求項６に記載の装置。
8. 前記セクタのそれぞれにおける測定点の位置は全セクタにおいて共通である、
   請求項５に記載の装置。
9. 前記ヘッドは、回転する磁気ディスク上を浮上するスライダと前記スライダに配置されたヘッド素子部と前記スライダに配置され、前記ヘッド素子部を熱膨張によって突出させて前記ディスクとの間のクリアランスを調整するヒータと、を有し、
   前記クリアランス制御値は、ヒータ・パワー値である、
   請求項５に記載の装置。
10. ヘッドとディスクとの間のクリアランスを制御する機能を有するディスク・ドライブ装置において、そのクリアランス制御値を決定する方法であって、
    円周方向に離間して形成された複数のサーボ・データ間のそれぞれの部分が連続する一つのセクタであるデータ・トラックを書き込み、
    異なる複数のクリアランス制御値のそれぞれにおいて、前記データ・トラックの複数の点のそれぞれの読み出し信号振幅を測定し、
    前記測定した読み出し信号振幅を表す値を使用して、ヘッドがディスクに接触するクリアランス制御値を特定し、
    前記特定したクリアランス制御値を使用して、通常動作におけるクリアランス制御値を決定する、方法。

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